室温下向非磁半导体的有效自旋极化注入是实现半导体自旋电子器件的首要问题。本项目以提高向半导体内的自旋极化注入效率为目标,重点研究1)铁磁金属(FM)/半导体(SC)超晶格向半导体内的自旋极化注入,该结构同时具有铁磁金属高居里温度和稀磁半导体没有界面电阻失配的优点;2)利用Si/SiGe异质结势垒可控性好的特点,研究界面势垒对自旋极化电子的选择作用机制,找出利用界面势垒提高自旋极化注入效率的准则;
本项目围绕室温下自旋极化载流子在半导体和铁磁金属中的自旋极化注入和自旋输运等重要问题,从大尺寸pn结和低维多层膜两个层面展开系统的研究。理论和实验的工作取得了一系列有特色的创新性成果,对于在室温下实现可实用化的自旋电子器件有重要的指导意义。建立了从铁磁金属向半导体自旋注入的新的模型。制作了采用纳米柱结构的自旋转移矩的存储器单元原型器件。同时,深入研究了此类器件的工作机理,建立了基于磁动力学方程的CIMS效应的模型。这些成果为进一步研究自旋转移矩非挥发存储器奠定了基础。